In vitro-Untersuchungen an „Direct Laser Interference Patterning“ - behandelten Titanprüfkörpern

Abstract

Die Verbesserung des Knochen-Implantat-Kontaktes kann die Osseointegration des Implantates begünstigen und den Einheilungsprozess nach der Implantation beschleunigen. Dafür ist die Oberflächenmodifikation von Implantaten eine vielversprechende Strategie. Modifizierte Implantatoberflächen werden zunächst in vitro hinsichtlich ihrer Zytokompatibilität getestet. In der vorliegenden Arbeit wurden Titan-Prüfkörper mit modifizierten Oberflächen in vier verschiedenen Struktur-Dimensionen untersucht. Die Oberflächenmodifikationen wurden durch „direct laser interference patterning“ realisiert. Die Zytotoxizität der Prüfkörper, sowie die Vitalität und Proliferation von Zellen der Zelllinie L929 in Kontakt mit den Prüfkörpern oder Extrakten der Prüfkörper wurden gemessen. Desweiteren wurden die Adhäsion und die Morphologie von L929- und MC3T3-Zellen auf den Oberflächen der Prüfkörper mittels live-dead-staining untersucht. Als Referenz wurden Titan-Prüfkörper aus dem Referenz-Material mituntersucht. Die Titan-Prüfkörper mit Oberflächenmodifikation zeigten nur geringe Unterschiede im Vergleich zu dem Referenz-Material. Auch zwischen den modifizierten Oberflächen mit verschiedenen Mikrostrukturierungen in den Dimensionen 3, 5, 10 und 20 μm wurden keine deutlichen Unterschiede festgestellt. Die Ergebnisse zeigten keine deutliche Überlegenheit der Oberflächenmodifikationen durch „direct laser interfenrence patterning“ in den getesteten Dimensionen 3, 5, 10 und 20 μm im Vergleich zur Referenz. Im Ausblick sollten weitere Oberflächenmodifikationen mit größeren Struktur-Dimensionen, z. B. bis zu 100 μm, und mit anderen verschiedenen Oberflächentopographien erstellt und in vitro getestet werden.

The improvement of the bone-to-implant contact can promote the osseointegration of the implant and accelerate the healing process after implant placement. The surface modification of implants is a promising strategy for this purpose. Modified implant surfaces are first tested in vitro for their cytocompatibility. In the present work, titanium test specimens with modified surfaces in four different structural dimensions were investigated. The surface modifications were realized by "direct laser interference patterning". The cytotoxicity of the specimens as well as the vitality and proliferation of cells of cell line L929 in contact with the specimens or extracts of the specimens were measured. Furthermore, the adhesion and morphology of L929 and MC3T3 cells on the surfaces of the specimens were investigated by live dead staining. As a reference, titanium specimens from the reference material were also examined. The titanium specimens with surface modification showed only minor differences compared to the reference material. No significant differences were found between the modified surfaces with different microstructures in the dimensions 3, 5, 10 and 20 μm. The results showed no clear superiority of the surface modifications by "direct laser interfenrence patterning" in the tested dimensions 3, 5, 10 and 20 μm compared to the reference. In the future, further surface modifications with larger structure dimensions, e.g. up to 100 μm, and with other different surface topographies should be created and tested in vitro.